沙枣中几种金属元素含量分析

2011-04-25付如刚雷玉明徐新健刘维涛

草业科学 2011年6期

付如刚，孟嫣，李剑，雷玉明，徐新健，刘维涛

(1.河西学院化学化工学院，甘肃张掖 734000；2.河西学院农业与生物技术学院，甘肃张掖 734000；3.兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020)

沙枣(Elaeagnusangustifolia)又叫桂香柳、金铃花等，是胡颓子科胡颓子属[1]的一种小乔木，分布区域广阔，广泛分布于寒冷干旱的亚洲、欧洲的温带和部分北美洲地区，耐干旱、耐盐碱；中国的北部、俄罗斯、美国和加拿大等地分布也较多。在我国北纬34°以北的新疆、甘肃、宁夏、内蒙古等地，沙枣林总面积13万hm2[2]，尤以西北地区分布面积最广，但大部分果实因无人采集利用而造成资源浪费。沙枣有许多重要的营养成分，如蛋白质、脂肪、糖类及氨基酸等，同时具有抗旱、耐盐的优良特性，是我国西北地区重要的防风固沙和水土保持树种，其枝、叶、花、果都具有开发利用价值,具有较高的经济价值，被誉为沙荒、盐碱地的“宝树”[3]。

火焰原子吸收光谱法具有灵敏度高、动态范围宽、相对干扰小、测定速度快，可同时测定多种金属元素等优点而得以普及[4],因此本试验用火焰原子吸收光谱法测定张掖市高台县黑河边的沙枣中9种矿物元素的含量,为评价沙枣的食用价值及药理作用提供依据,也为沙枣的综合开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验材料及处理方法将采自于甘肃省张掖市高台县黑河边的沙枣进行前期处理，用蒸馏水冲洗表面至洁净，去籽，置阴凉通风处自然风干，置于洁净的表面皿中，在60 ℃真空干燥箱中干燥120 h,研碎，过60目筛，用电子天平准确称取20.00 g 9份，备用。

1.2试验试剂和仪器原子吸收分光光度计(AA320CRT型,上海分析仪器厂)；配制微机数据采集及处理系统；ZK-82A型真空干燥箱(上海市实验仪器总厂)；各元素空心阴极灯；万分之一电子天平(FA1004,上海精密科学仪器公司)；电热套等。硝酸(AR)，白银化学试剂厂；高氯酸(AR)，天津化学试剂厂；标准溶液由基准金属配制，按标准配制方法配成待测成分含量为1.000 mg/mL的储备液，测定时稀释至所需的浓度。实验室用水为3次蒸馏水，测定介质均为4%硝酸。

1.3试验方法

1.3.1样品处理过程将上述9份沙枣粉(准确称其质量)分3组，采用下述消化方法；将待测沙枣粉样品置于洁净干燥的坩埚中于马弗炉里灰化(马弗炉从室温开始升温时沙枣置于炉中，当炉温升置40 ℃时灰化2 h),再小心转入250 mL玻璃圆底烧瓶，加入一定量混酸V(HNO3)∶V(HClO4)=4∶1在电热套上加热消化至溶液无色时消化完全，继续加热、蒸发至近干，冷却至室温，将消解液转移至50 mL容量瓶中,用3次蒸馏水反复冲洗圆底烧瓶,少量多次将洗液转移入容量瓶中并定容成为供试液，并制备样品空白溶液,备用。

1.3.2测定方法分别配制不同浓度的金属离子标准溶液和消化好的沙枣待测试品溶液，定容转移置50 mL的容量瓶中，以3次蒸馏水为对照。在火焰原子吸收分光光度计仪器最佳工作条件下测定其吸光度，以吸光度(Abs)、浓度(C)建立回归方程和相关系数，确定标准溶液浓度范围。将处理后的试剂空白液和标准使用液分别导入，调节原子吸收分光光度计的最佳条件进行测定，由测得的吸光度和配置的标准溶液，得到各元素的标准曲线和线性回归方程，在上述最佳条件下，用原子吸收光谱法测定待测液吸光度，由测得的吸光度通过标准曲线计算含量。

2 结果

2.1仪器工作条件采用空气(助燃气)-乙炔气(燃气)火焰原子吸收光谱法,通过试验详细考察了9种待测元素的仪器工作条件，并分别进行了优化选择，最佳仪器工作条件见表1。

在火焰原子吸收光谱分析中，分析方法的灵敏度、准确度、干扰情况和分析过程是否简便快速等，除与所用仪器有关外，在很大程度上取决于试验条件。因此最佳试验条件的选择是一个重要的因素。本试验在对9种元素测定时，分别对每种元素的特征波长、灯电流、狭缝宽度、燃烧器高度、光电倍增管(PMT)电压、燃气和助燃气流量比[5](助燃比)7因素(注：空气流量对应于空气压力，如13.6 L/min=140 kPa,15.0 L/min=160 kPa,16.4 L/min=180 kPa)进行选择。在条件优选时进行单个因素的选择，即先将其他因素固定在参考水平上，逐一改变所研究因素的条件，测定某一金属元素标准溶液的吸光度，选取吸光度大、稳定性好的条件作该因素的最佳工作条件。

2.2回归方程和相关系数按表1选定的仪器优化工作条件分别对9种不同含量的金属离子标准溶液进行测定(每份平行测定3次)，根据每种金属离子测定的吸光度与其所配置的标准溶液浓度的大小建立吸光度与浓度一元线性回归方程(表2)。结果显示，在试验选定的浓度范围内，9种元素金属离子浓度与吸光度均呈良好的线性关系。各元素之间同时测定无干扰。所有的测定结果均已扣除试剂空白。

2.3沙枣金属元素含量、精密度按上述测定方法测定已定容好的沙枣待测溶液中金属元素的含量(每份试样各稀释一定的倍数，以去离子水作为空白，总共9份，每份平行测定3次)，对样品各元素吸光度进行测定，由元素标准曲线方程计算其浓度，由公式W=C×V/m计算其含量，式中，W为各被测元素的含量，C为仪器测出样品溶液中被测元素的浓度，V为样品溶液的体积，m为试样的质量。测定结果见表3。

表1 原子吸收分光光度法测定参数

表2 校准曲线含量、线性方程及相关系数

表3 9种金属元素测定结果、回收率及精密度

对干灰化法、湿消化法结合消化好的9份供试液各测定3次，用9次测定的平均值计算待测元素含量和测定方法的精密度。采用标准加入法在已知含量的样品中加入一定量的金属标准液进行了回收试验，计算了平均回收率。具体步骤为准确移取消化好的任意一份供试液25 mL,分别置于50 mL容量瓶中，加入待测元素标准液，使定容后标准溶液浓度与标准加入值一致，与原供试样品溶液同时平行测定3次，计算加标回收率。测定结果表明沙枣中Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Mn 8种金属元素含量分别为137.60、48.25、88.40、4.06、1.87、6.21、2.50和0.02 μg/g，Cd未被检出。所有测定结果均通过试剂空白校正。样品加标平均回收率在98.5%～105.5%，显示出火焰原子吸收法对沙枣中Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Ni、Mn、Cd 9种元素测定时的良好稳定性，表明测定结果准确可靠。各元素测定精密度都在0.54%～1.78%，测定精密度符合要求。

3 讨论

试验中待测沙枣的前期处理对测定的结果影响很大，主要考虑了沙枣的烘干温度和消化两因素。因为沙枣中糖、蛋白、脂肪含量高，所以烘干时温度选择范围很关键，如果温度过低，则不易恒质量，烘干温度过高易于炭化，本试验对最佳温度的选择做了考察。试验证明，在60 ℃以下烘干，其所需时间在10 h以上仍不能达到恒质量，高于80 ℃时因样品部分炭化而使样品质量减轻，只有在60～80 ℃烘干时，烘干6 h才能达到恒质量。

消化是否完全是准确测定植物金属元素含量的关键步骤。传统消化方法有干灰化法[6-8]和湿消化法[9-10]两种。干灰化法的优点是消化时间短，缺点是焙烧产物溶解不完全和低沸点金属挥发损失，造成待测物中的金属离子含量偏少，测定结果不准确。湿消化法的缺点是消化时间长，需要加热沸腾，待测试样易溅出。如果先用浓硫酸碳化再消化可大大缩短消化时间，但硫酸根的存在对原子吸收测定Ca和Mg等元素有很大的影响，且由于硫酸盐的结晶堵塞火焰原子的燃烧狭缝，使火焰呈锯齿状影响其他元素正常测定。若完全用HNO3、HClO4作为消解液进行湿消化法消化，HNO3和HClO4都是强氧化性物质，用量少不易消化完全，用量大反应不易控制，且蒸至近干时易出现暴沸，使样品溅出。现在已经发展了微波消化法,如HNO3-H2O2-HF体系[11],消解完全，可大大缩短消化时间，但设备价格高，消化样品量少，造成测定结果误差较大，且不适合同时测定较多的金属元素。根据不同消化方法的试验比较，本试验过程中采用干灰化和湿消化两者相结合的消化方法，先将样品在普通马弗炉里灰化，再用HNO3-HClO4体系[12-14]湿消化的方法，克服了上述3种方法的缺点，不仅样品消化、溶解完全，还可大大缩短消化时间，样品量可根据需要自由确定，既保证金属离子不挥发，又节省了消化时间和消化液，是一种方便快捷的消化沙枣的方法。

根据测定结果，比较张掖市高台县黑河边和新疆阿克苏地区沙枣中Cu、Zn、Fe、Ca、Mn金属元素含量，阿克苏地区沙枣中，其含量[15]分别为4.65、4.82、22.49、1 203.63、26.88 μg/g,可知高台县沙枣中只有铜元素含量高，而其他元素含量均低于阿克苏地区。

4 结论

本试验采用火焰原子吸收光谱法测定沙枣中的金属元素含量，该方法简便、快速、准确，测定结果可靠。其中Fe、Mn、Cu、Zn 4种微量元素是植物生命活动所必需的化学元素[16]，分析表明,张掖市高台县黑河边的沙枣中Fe、Mn、Cu、Zn含量顺序均为Cu>Zn>Fe>Mn;沙枣中含有较高浓度人体所需的金属元素Ca、Na、Mg，对人体有益的微量元素Fe、Zn和Ni的含量也较丰富，对人体有害的元素Cd没有被检测出来。沙枣中含量丰富的这些微量元素是人体生命活动中所不可缺少的。Fe是组成血红蛋白的重要原料，与维持正常免疫功能有关[17]；Mg有维持生物膜电位的作用，缺Mg易引发心血管疾病，Mg对心脏活动具有重要的调节作用；Na元素参与细胞的生理过程，对肾脏功能有影响，缺乏或过多则引起许多疾病；Ca是机体骨骼和牙齿的重要组成部分，缺Ca可导致骨质疏松，骨质软化及小儿佝偻病[18]，即缺Ca将影响动物骨骼的健康生长。从现代保健的观点出发，经常食用沙枣，可以补充人体所必需的微量元素，起到预防疾病的作用。

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